Как устроен и как работает двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС – это наиболее распространённый тип двигателя, который можно встретить на автомобилях. Невзирая на тот факт, что двигатель внутреннего сгорания в современных автомобилях состоит из множества частей, его принцип работы предельно прост. Давайте подробнее рассмотрим, что же такое ДВС, и как он функционирует в автомобиле.

ДВС что это?

Двигатель внутреннего сгорания – это вид теплового двигателя, в котором преобразовывается часть химической энергии, получаемой при сгорании топлива, в механическую, приводящую механизмы в движение.

ДВС разделяются на категории по рабочим циклам: двух- и четырёхтактные. Также их различают по способу приготовления топливно-воздушной смеси: с внешним (инжекторы и карбюраторы) и внутренним (дизельные агрегаты) смесеобразованием. В зависимости от того, как в двигателях преобразовывается энергия, их разделяют на поршневые, реактивные, турбинные и комбинированные.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания состоит из огромного количества элементов. Но есть основные, которые характеризуют его производительность. Давайте рассмотрим строение ДВС и основных его механизмов.

1. Цилиндр – это самая важная часть силового агрегата. Автомобильные двигатели, как правило, имеют четыре и более цилиндров, вплоть до шестнадцати на серийных суперкарах. Расположение цилиндров в таких двигателях может находиться в одном из трёх порядков: линейно, V-образно и оппозитно.

2. Свеча зажигания генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания. Чтобы двигатель работал «как часы», искра должна подаваться точно в положенное время.

3. Клапаны впуска и выпуска также функционируют только в определённые моменты. Один открывается, когда нужно впустить очередную порцию топлива, другой, когда нужно выпустить отработанные газы. Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

4. Поршень представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. Движение поршня осуществляется вверх-вниз внутри цилиндра.

5. Поршневые кольца служат уплотнителями скольжения внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Их использование обусловлено двумя целями:

• Они не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

• Они не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Многие автомобили, которые сжигают масло, оборудованы старыми двигателями, и их поршневые кольца уже не обеспечивают должного уплотнения.

6. Шатун служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

7. Коленчатый вал преобразует поступательные движения поршней во вращательные.

8. Картер располагается вокруг коленчатого вала. В его нижней части (поддоне) собирается определённое количество масла.

Это интересно! Самые мощные в мире ДВС выпускает фирма Wartsila. Они предназначены для кораблей. Их мощность достигает 110 000 л.с., что равно 80 мВт.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

В предыдущих разделах мы рассмотрели назначение и устройство ДВС. Как вы уже поняли, каждый такой двигатель имеет поршни и цилиндры, внутри которых тепловая энергия преобразуется в механическую. Это, в свою очередь, заставляет автомобиль двигаться. Данный процесс повторяется с поразительной частотой – по несколько раз в секунду. Благодаря этому, коленчатый вал, который выходит из двигателя, непрерывно вращается.

Рассмотрим подробнее принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь топлива и воздуха попадает в камеру сгорания через впускной клапан. Далее она компрессируется и воспламеняется искрой от свечи зажигания. Когда топливо сгорает, в камере образуется очень высокая температура, которая приводит к появлению избыточного давления в цилиндре. Это заставляет двигаться поршень к «мёртвой точке». Он таким образом совершает один рабочий ход. Когда поршень двигается вниз, он посредством шатуна вращает коленчатый вал. Затем, двигаясь от нижней мёртвой точки к верхней, выталкивает отработанный материал в виде газов через клапан выпуска далее в выхлопную систему машины.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. Совокупность таких тактов, которые повторяются в строгой последовательности и за определённый период – это рабочий цикл ДВС.

Впуск

Впускной такт является первым. Он начинается с верхней мёртвой точки поршня. Он движется вниз, всасывая в цилиндр смесь из топлива и воздуха. Этот такт происходит, когда клапан впуска открыт. Кстати, существуют двигатели, у которых присутствует несколько впускных клапанов. Их технические характеристики существенно влияют на мощность ДВС. В некоторых двигателях можно регулировать время нахождения впускных клапанов открытыми. Это регулируется нажатием на педаль газа. Благодаря такой системе количество всасываемого топлива увеличивается, а после его возгорания существенно возрастает и мощность силового агрегата. Автомобиль в таком случае может существенно ускориться.

Сжатие

Вторым рабочим тактом двигателя внутреннего сгорания является сжатие. По достижении поршнем нижней мертвой точки, он поднимается вверх. За счёт этого попавшая в цилиндр смесь во время первого такта сжимается. Топливно-воздушная смесь сжимается до размеров камеры сгорания. Это то самое свободное место между верхними частями цилиндра и поршня, который находится в своей верхней мертвой точке. Клапаны в момент этого такта плотно закрыты. Чем герметичнее образованное пространство, тем более качественное сжатие получается. Очень важно, какое состояние у поршня, его колец и цилиндра. Если где-то присутствуют зазоры, то о хорошем сжатии речи быть не может, а, следовательно, и мощность силового агрегата будет существенно ниже. По величине сжатия определяется то, насколько изношен силовой агрегат.

Рабочий ход

Этот третий по счёту такт начинается с верхней мёртвой точки. И такое название он получил не случайно. Именно во время этого такта в двигателе происходят те процессы, которые двигают автомобиль. В этом такте подключается система зажигания. Она отвечает за поджог воздушно-топливной смеси, сжатой в камере сгорания. Принцип работы ДВС в этом такте весьма прост – свеча системы дает искру. После возгорания топлива происходит микровзрыв. После этого оно резко увеличивается в объёме, заставляя поршень резко двигаться вниз. Клапаны в этом такте находятся в закрытом состоянии, как и в предыдущем.

Выпуск

Заключительный такт работы двигателя внутреннего сгорания – выпуск. После рабочего такта поршнем достигается нижняя мёртвая точка, а затем открывается выпускной клапан. После этого поршень движется вверх, и через этот клапан выбрасывает отработанные газы из цилиндра. Это процесс вентиляции.

От того, насколько чётко работают клапан, зависит степень сжатия в камере сгорания, полное удаление отработанных материалов и нужное количество воздушно-топливной смеси.

После этого такта всё начинается заново. А за счёт чего вращается коленвал? Дело в том, что не вся энергия уходит на движение автомобиля. Часть энергии раскручивает маховик, который под действием инерционных сил раскручивает коленчатый вал ДВС, перемещая поршень в нерабочие такты.

А знаете ли вы? Дизельный двигатель тяжелее, чем бензиновый, из-за более высокого механического напряжения. Поэтому конструкторы используют более массивные элементы. Зато ресурс таких двигателей выше бензиновых аналогов. Кроме того, дизельные автомобили возгораются значительно реже бензиновых, так как дизель нелетучий.

Достоинства и недостатки

Мы с вами узнали, что представляет из себя двигатель внутреннего сгорания, а также каково его устройство и принцип работы. В заключение разберём его основные преимущества и недостатки.

Преимущества ДВС:

1. Возможность длительного передвижения на полном баке.

2. Небольшой вес и объём бака.

3. Автономность.

4. Универсальность.

5. Умеренная стоимость.

6. Компактные размеры.

7. Быстрый старт.

8. Возможность использования нескольких видов топлива.

Недостатки ДВС:

1. Слабый эксплуатационный КПД.

2. Сильная загрязняемость окружающей среды.

3. Обязательное наличие коробки переключения передач.

4. Отсутствие режима рекуперации энергии.

5. Большую часть времени работает с недогрузом.

6. Очень шумный.

7. Высокая скорость вращения коленчатого вала.

8. Небольшой ресурс.

Интересный факт! Самый маленький двигатель спроектирован в Кембридже. Его габариты составляют 5*15*3 мм, а его мощность 11,2 Вт. Частота вращения коленвала составляет 50 000 об/мин.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Фирма Ferrari запатентовала необычную версию ДВС — ДРАЙВ

В активе Ferrari есть один из самых мощных атмосферников для дорожных моделей — V12 6.5 F140 GA. На купе 812 Superfast (на фото) и родстере 812 GTS он выдаёт 800 л.с. и 718 Н•м, а на баркеттах Monza SP1 и SP2 — 810 л.с. и 719 Н•м. Тут используются впрыск с давлением 350 бар и впускной тракт переменной геометрии.

Маячащие на горизонте нормы по выбросам Euro-7 (они ещё не утверждены, но ожидаются в 2025-м), а также штрафы за превышение нормативов по средним выбросам углекислого газа в модельном ряду заставляют производителей суперкаров искать различные способы «озеленения» моделей. Для мощных машин эта задача непростая. Можно надеяться на электрификацию. В нынешнем году мы наблюдали за запуском гибрида Ferrari SF90 Stradale, полностью электрического гиперкара Lotus Evija и гибрида Lamborghini Sian. А можно ещё попробовать «выжать» больше экологичности из самих ДВС. Именно про это новый патент Ferrari. Американский офис по патентам и торговым маркам опубликовал заявку итальянцев на мотор V12, более экологичный, чем предшественники.

Строго говоря, описанная ниже схема работы годится для ДВС с любым числом цилиндров, но на сопроводительных рисунках к патенту итальянцы представили именно V12. (Впускной коллектор показан под цифрой 4; выпускной, схематично, — под цифрой 7.)

В истории ДВС уже были проекты с форкамерами (особенно дизели), в которых сначала сгорала небольшая порция смеси в малом объёме, а потом пламя распространялось на основную камеру сгорания. Были и примеры моторов с двумя свечами зажигания на каждый цилиндр, правда, они работали просто вместе. Ещё конструкторы придумывали послойное разделение смеси, её закручивание тем или иным способом или сочетание разных видов впрыска (во впускной коллектор и в цилиндр). Инженеры Ferrari, посмотрев на всю эту разнообразную предысторию, придумали новую интерпретацию таких идей.

Ключевые компоненты предложенного ДВС: 22 — форсунка, 24 — первая свеча зажигания, 15 — основная камера сгорания, 12 — поршень, 26 — предкамера, 28 — вторая свеча зажигания, размещённая в предкамере.

Над центром обычной камеры сгорания сделана крохотная предкамера. Она снабжена собственной свечой зажигания, тогда как основная камера работает от своей. При пуске холодного мотора и на малых нагрузках небольшая порция топлива впрыскивается в цилиндр перед самым зажиганием, выполняемом с помощью первой свечи (в основной камере). В этом режиме растёт температура выхлопных газов, они быстро прогревают каталитический нейтрализатор, что сокращает вредные выбросы. В основных режимах трудится предкамера и её свеча, что обеспечивает быстрое сгорание с минимизацией риска детонации. Значит, можно поднять степень сжатия (тоже польза для экономичности). На какой модели такой мотор впервые появится, говорить рано. Но уже приятно, что Ferrari занимается «спасением» V12 на фоне наступления экологов.

Что такое ДВС: двигатель внутреннего сгорания

Автор: «РАЗБОРАВТО»

Дата публикации: 2010-05-12

Дата изменения: 2020-03-07

Что такое ДВС: двигатель внутреннего сгорания

Двс двигатель внутреннего сгорания может быть роторно-поршневой (РПД), газотурбинный (ГТД) и поршневой, рассмотрим особенности работы.

В конструкции автомобиля двс двигатель преобразовывает энергию топлива в механическую. Когда топливо вступает в контакт с воздухом, получается воздушная смесь. Она, сгорая, направляет давление на поршень, который через специальный механизм, вращает коленчатый вал.

Двс двигатель в Ростове на Дону, Ставрополе, Сочи, Ейске может быть: роторно-поршневой (РПД), газотурбинный (ГТД) и поршневой. Первый вид характеризуется эксплуатацией трехгранного поршня, исполненного в виде треугольника, вращающегося внутри цилиндра особого профиля. Производители Mazda совершили настоящий прорыв, они избавились от повышенного расхода топлива и токсических выхлопов, характерных для РПД. Им удалось уменьшить потребление бензина на 40 процентов, а масла – на 50. Таким образом, их продукция стала соответствовать стандарту Euro IV. Второй тип отличается от остальных тем, что все процессы осуществляются в потоке движущегося газа. И последний вариант – самый распространенный. Он работает по циклическому принципу. В течение одного цикла происходит два оборота коленвала и четыре такта (впуск, сжатие, ход и выпуск). В основе два механизма – газораспределительный и кривошипно-шатунный, соединенные механическим путем между собой.

Во время таких тактов, как впуск и рабочий ход, происходит опускание поршня вниз, а при сжатии и выпуске – вверх. Двигатель внутреннего сгорания равномерно работает за счет того, что циклы в каждом из цилиндров не сходятся по фазе. Что такое двухтактная система, и каков принцип ее действия? В начале сжатия в цилиндр попадается воздух и горючая смесь. Отработавшие газы выпускаются в конце хода расширения. Одним из основных является процесс продувки. Для этого, систему оснащают компрессором или насосом. С помощью них все продукты сгорания убираются потоком горючей жидкости или воздуха.

Двс двигатель имеет такие положительные характеристики, как автономность, быстрый запуск и компактность. Профессионалы отмечают его многотопливность, и сочетание с различными устройствами (водяными помпами, передвижными электростанциями, сварочными агрегатами), что говорит о универсальности этой системы. Но есть и недостатки: низкий кпд, шумность, невысокий ресурс и большая частота вращения коленвала.

Двс двигатель может классифицироваться по типу топлива:

• бензиновый встречается чаще всего – бензин сперва через форсунки попадает в впускной коллектор, а после в цилиндры. Там происходит сжатие и затем поджигание от свечей зажигания;
• дизельный вид не имеет системы зажигания. Топливная смесь взрывается под воздействием высоких температур и повышенного давления, обеспеченных поршневой группой;
• газовый двс работает на основе генераторного, сжиженного и сжатого природного газа, который хранится в баллонах под давлением, из них попадает в редуктор, проходя испаритель.

Для двс в Саратове, Краснодаре, Славянске на Кубани может использоваться альтернативный тип топлива. К примеру, спиртовой на основе этанола и метанола. Так же существует водородный вид, который не производит опасных выбросов, поэтому его относятся к перспективным вариантам для использования в будущем. К тому же, водород имеет еще один способ применения. Под ним подразумевается создание электроэнергии в топливных элементах машин.

Услуга замены и экспресс-замены масла на авто по отличным ценам – продажа запчастей, расходников, техобслуживание и ремонт автомобилей от компании РазборАвто.

Интернет-магазин автозапчастей для японских автомобилей предлагает большой выбор товаров. Закажите прямо сейчас оригинальные, аналоговые, контактные детали.

 

Сажа – двигатель прогресса — Энергетика и промышленность России — № 10 (38) октябрь 2003 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 10 (38) октябрь 2003 года

Бензин и дизельное топливо становятся все дороже. Быстро дорожает и природный газ. Каждому известно, какой вред они наносят окружающей среде при использовании для двигателя внутреннего сгорания в автомобилях. Даже излишне говорить, что их запас исчерпаем и эти бесценные для народного хозяйства вещества можно и нужно сохранить для других отраслей, где они действительно необходимы. Есть ли альтернативы традиционным видам топлива? Разумеется, есть, и некоторые из них хорошо известны. Изобретателей из Рязани заинтересовал синтез-газ.

Синтез-газы, спутники металлургических и химических производств, как правило, сжигаются. Между тем, они содержат до 70% водорода, оксид углерода и метан – т. е. высококалорийны, причем продукты их сгорания экологически чисты. Последнее подтвердили испытания синтез-газа как топлива для двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием. Уровень токсичности выхлопов был примерно таким же, как при работе ДВС на водороде.

К сожалению, синтез-газ, как и природный, приходится под большим давлением закачивать в баллоны или сжижать, что требует сети заправочных станций. Баллоны громоздкие, тяжелые. На автомобиль надо ставить редукторы высокого и низкого давления, испарители, смесители, многочисленные вентили и клапаны. При полном переходе на газ затруднен запуск холодного двигателя, снижается пробег между заправками.

Все это приводит к мысли об использовании «твердого» газа, не требующего баллонов. Если его удельный вес будет больше, чем сжиженного, пробег между заправками значительно возрастет. Эксперименты доказали, что ничего фантастического в этой идее нет. Почти семьдесят лет назад был получен технический углерод – сажа, которая образуется при сжигании газов в печах с недостаточным содержанием кислорода в воздухе. Техническая сажа выпускается промышленно и применяется в автомобильных шинах, автоэмалях, типографской краске.

Таким образом, попутные газы многочисленных производств можно перевести в твердую фазу. Но как трансформировать технический углерод обратно в синтез-газ в автомобиле?

Известно, что углерод не только отличное топливо, но и мощный восстановитель элементов, вступивших во взаимодействие при окислительной реакции. Например, пропустив водяной пар через раскаленный до 7500С углерод, можно получить раскаленный синтез-газ (50% водорода и 50% оксида углерода). Реакция идет с поглощением тепла, а углерод при этом – активный катализатор. Многочисленные эксперименты показали, что для образования синтез-газа вода и углерод расходуются в соотношении 4:3. Таким образом, автомобилю нужно всего несколько килограммов «твердого» газа на расстояние 500 км; водой можно заправиться по дороге, а тепло брать от выхлопных газов и от системы охлаждения ДВС.

Важно, что для работы на твердом газе не нужна переделка ДВС и его агрегатов. Просто на выпускном коллекторе устанавливается малогабаритная реакционная камера из жаропрочной стали или чугуна с теплообменником. Камера соединяется трубкой с водяным бачком или радиатором, а вторая трубка отводит синтез-газ в карбюратор или, для дизельных ДВС, во впускной коллектор. При этом в карбюраторе используют жиклер с меньшим отверстием, а в дизельном топливном насосе высокого давления регулируют рейку привода на меньшую производительность. Такое устройство не только экономит основное топливо (более 50%), но и снижает температуру выхлопных газов, их токсичность и шумность. Корпус глушителя не прогорает.

Кстати, именно в глушителе собирается много сажи от неполного сгорания топлива, а «лишняя» сажа в виде дыма и копоти выделяется из него в атмосферу. Теперь сажа становится топливом, не вылетает на ветер. Это коренным образом меняет ситуацию. Чтобы не допустить лишних потерь энергоносителей, мы разработали сменный фильтрующий элемент из стекловаты, который устанавливается в штатный корпус глушителя и там собирает более 90% сажи, но не создает сопротивления выхлопным газам.

С таким фильтром ДВС даже с сильно изношенными деталями поршневой группы делается экологически чистым, кроме того, он запасает несгоревшую рабочую смесь в виде «твердого» газа. Когда фильтр полностью насытится сажей, его заменяют чистым, а загрязненный устанавливают в реакционную камеру. Когда первый фильтр полностью очистится в камере от сажи (стекловолокно в реакцию не вступает), а второй заполнится техническим углеродом в глушителе, их вновь меняют местами. То есть циркуляция углеродного топлива в двигателе идет по почти идеальному замкнутому циклу.

Такое изобретение хорошо вписывается в широко распространенную в западных странах концепцию использования возобновляемых видов топлива – например, метанола, спиртов, масел и их смесей, получаемых из специально выращенных для этих целей растений или из органических отходов (в том числе биогаза). Сжигание каждого из указанных топлив или их смесей сопряжено со многими трудностями, среди которых: различная теплотворная способность, степень сжатия, полнота сгорания и т. д. Кроме того, технические спирты и метанол токсичны при хранении, а растительное масло и биогаз содержат примеси, не нужные в цилиндрах ДВС.

Используя новое решение, можно перевести любые виды возобновляемых топлив в единую форму — технический углерод. При этом тепло, полученное при их неполном сгорании, можно использовать в производстве и в быту, а полученный топливный концентрат – в транспортных средствах, сельскохозяйственных машинах, добывающих и перерабатывающих агрегатах, силовых и энергетических установках. Карбюраторные и дизельные ДВС работают на унифицированном твердом топливе, поэтому не требуют дополнительных регулировок, зависящих от свойств каждого исходного топливного компонента. Термохимический реактор успешно работает не только на саже, техническом углероде, но и на более тяжелых фракциях – каменном угле, коксовой крошке, древесном угле и различных обугленных органических отходах. Для получения углерода в виде углей можно использовать отходы деревообработки: ветки, опилки, а также стебли и листья сорняков, стебли и шелуху подсолнечника, стержни кукурузных початков и т.д. Углерод полностью преобразуется в синтез-газ, а незначительное количество шлаков и примесей остается в виде золы в реакторе, не попадая в цилиндры. После 3-4 заправок золу удаляют из камеры вручную или пылесосом. Техническое обслуживание занимает несколько минут, после чего устройство вновь заправляется сажей или углем и готово к эксплуатации.

Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей. Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

• инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;
• смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;
• подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;
• камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;
• от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;
• с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат — второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, — это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

• топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;
• под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;
• создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;
• для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;
• по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;
• агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

• в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
• когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
• также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
• при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
• у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

Газовый двигатель на судне — как работает и чем управляется

Касается это в первую очередь систем контроля и управления, систем подачи топлива и зажигания газовой смеси. В этой статье мы подробно расскажем о технических особенностях газовых АСУ.
 

ГК «ТЕХ»

Газопоршневые двигатели успешно применяются в промышленной энергетике уже более тридцати лет (только на территории нашей страны на сегодняшний день функционируют более 2000 ГПУ), и, по сути, системы управления газовыми СЭУ – это адаптированные промышленные контроллеры. На сегодняшний день лидером мирового рынка по производству контроллеров управления газовыми двигателями является немецкая компания Motortech GMBH, они же первыми в Европе представили свои морские разработки, которыми мы поделимся ниже.

1. ПИД регулирование (Пропорциональное Интегральное Дифференциальное).

Процессы сгорания топлива в традиционном дизельном двигателе управляются ПИД-регулятором. Я хорошо помню те времена, когда настройка производилась с помощью шлицевой отвертки на регуляторах Woodward UG 8 или отечественных ОРН. В современных моторах эти регуляторы «виртуальные», а настройка осуществляется с помощью алгоритмов программирования, построенных в большинстве случаев  на PLC-языке. Однако, дизельному двигателю для настройки и по сей день необходим один ПИД-регулятор (виртуальный или механический), а газовому – не менее 10. Эти регуляторы находятся в жесткой зависимости друг от друга, и мельчайшее изменение одного из параметров влечет за собой сдвиг всех остальных. Поэтому логика управления газовым двигателем в десятки раз сложнее. 

2. Система зажигания.

В дизельном двигателе нет как таковой системы зажигания, воспламенение топливо – воздушной смеси происходит за счет повышения давления в камере сгорания. В газовом двигателе для воспламенения необходима искра от свечи зажигания. Для этого, с помощью установленной на каждый цилиндр катушки зажигания, создается электрический импульс, который по высоковольтному проводу передается свече. Этот процесс занимает доли секунды, но требует точной синхронизации, за которую отвечает специально разработанный контроллер MIC6 marine.
 

Mic 6 / ГК «ТЕХ»

3. Детонация.

Газ как топливо, в отличие от дизельного, нестабилен. Его параметры меняются постоянно и зависят от многих факторов, что может сопровождаться детонацией в камере сгорания. Следствием детонации становится значительный рост температуры и давления цикла (в 2 или 3 раза), а результатом — разрушение элементов ЦПГ. Для предотвращения детонации на двигатель устанавливаются датчики (чем их больше, тем система работает лучше, в  идеале — на каждый цилиндр) и контроллер детонации DetCon. DetCon собирает данные с датчиков и передает управляющий сигнал на изменения параметров к котроллеру зажигания Mic 6, который, в свою очередь, изменяет параметры зажигания и нейтрализует детонацию.

4. Регулировка оборотов двигателя, как часть топливной системы.

Тот самый единственный ПИД регулятор в дизельном двигателе установлен для поддержания частоты вращения. Его исполнительный механизм воздействует непосредственно на топливную рейку. В системе газового двигателя эту роль играет контроллер SC100. В комплекте с датчиками (pickup sensor) он собирает данные о частоте оборотов, и формирует управляющий сигнал для систем зажигания и топливоподачи. Внутри у SC100 запрограммированно 5 ПИД-регуляторов. 
 

ГК «ТЕХ»

5. Общий контроллер управления.

Между собой контроллеры управления всех систем передают данные по протоколу CAN Bus. Однако для оперативного управления и визуального контроля параметров нам требуется общий контроллер, объединяющий все системы, с доступным для оператора (судового механика) визуальным интрефейсом. Эту роль в АСУ ТП газового двигателя Motortech выполняет ALL in ONE. Помимо этого, у контроллера есть аналоговые входы, что позволяет обрабатывать данные более простых систем и датчиков. На сегодняшний день интерфейс  AIO, в отличие от многих импортных систем управления, полностью переведен на русский язык, что в значительной степени упрощает его использование на территории нашей страны. Еще одной очень важной функцией этого контроллера является удаленный мониторинг – подключиться к нему можно по интернету из любой точки мира, что позволяет решать 90% проблем из офиса технической поддержки удаленно, то есть без выезда на объект.
 

Общая схема управления / ГК «ТЕХ»

 

ГК «ТЕХ»

Конечно, в одной статье невозможно дать всеобъемлющую информацию о системе автоматики газового двигателя, она действительно намного сложнее привычных нам дизельных, но сегодня мы рассмотрели ее базовые элементы. Подробную техническую консультацию можно получить, обратившись в нашу компанию или написав комментарий под этой статьей.

Как это работает: система охлаждения ДВС

    Сегодня из нашей постоянной рубрики «Как это работает» Вы узнаете устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя, для чего нужен термостат и радиатор, а так же почему не получила широкого распространения воздушная система охлаждения.

 

 

 

 

 

 

    Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания осуществляет отвод теплоты  от деталей двигателя и передачу её в окружающую среду. Кроме основной функции система выполняет ряд второстепенных: охлаждение масла в системе смазки; нагрев воздуха в системе отопления и кондиционирования; охлаждение отработавших газов и др.

    При сгорании рабочей смеси, температура в цилиндре может достигать 2500°С, в то время как рабочая температура ДВС составляет 80-90°С. Именно для поддержания оптимального температурного режима существует система охлаждения, которая может быть следующих типов, в зависимости от теплоносителя: жидкостная, воздушная и комбинированная. Следует отметить, что жидкостная система в чистом виде уже практически не используется, так как не способна длительное время поддерживать работу современных двигателей в оптимальном тепловом режиме.

 

 

    Комбинированная система охлаждения двигателя:

    В комбинированной системе охлаждения в качестве охлаждающей жидкости часто используется вода, так как имеет высокую удельную теплоемкость, доступность и безвредность для организма. Однако вода имеет ряд существенных недостатков: образование накипи и замерзание при отрицательных температурах. В зимнее время года в систему охлаждения необходимо заливать низкозамерзающие жидкости – антифризы (водные растворы этиленгликоля, смеси воды со спиртом или с глицерином, с добавками углеводородов и др.).

 

 

 

 

    Рассматриваемая система охлаждения состоит из: жидкостного насоса, радиатора, термостата, расширительного бачка, рубашки охлаждения цилиндров и головок, вентилятора, датчика температуры и подводящих шлангов.

    Стоит оговорить, что охлаждение двигателя принудительное, а значит в нём поддерживается избыточное давление (до 100 кПа), вследствие чего температура кипения охлаждающей жидкости повышается до 120°С.

 

 

    При запуске холодного двигателя происходит его постепенный нагрев. Первое время охлаждающая жидкость, под действием жидкостного насоса, циркулирует по малому кругу, то есть в полостях между стенками цилиндров и стенками двигателя (рубашка охлаждения), не попадая в радиатор.  Это ограничение необходимо для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим. Когда температура двигателя превышает оптимальные значения, охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор, где активно охлаждается (называют большим кругом циркуляции).

 

малый круг циркуляции

большой круг циркуляции

 

 

 

    Далее рассмотрим отдельно каждый элемент системы охлаждения двигателя.

 

 

ТЕРМОСТАТ.  По своей сути, это маленькое устройство работает как автоматический клапан. Термостат в закрытом состоянии не позволяет охлаждающей жидкости проникнуть в радиатор. Но при температуре среды 85-95°С он открывается и тогда циркуляция жидкости проходит по большому кругу (через радиатор). Причем чем выше температура среды, тем шире термостат открывается, что увеличивает его пропускную способность.

    Устройство и принцип работы:

 

Термостат сделан из латуни и меди. Состоит из цилиндра наполненного смесью воска и пыли графита (различные производители применяют свои собственные разработки и компоненты). В цилиндр с смесью вдавлен штырь и соединен с клапаном. Нагреваясь, искусственный воск значительно расширяется, выталкивая штырь, который открывает проход охлаждающей жидкости к радиатору. Стальная пружина, по мере остывания рабочего тела, возвращает клапан в закрытое состояние.

   

ЖИДКОСТНОЙ НАСОС. Насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. Чаще всего применяют лопастные насосы центробежного типа.        Вал 6 насоса установлен в крышке 4 с использованием подшипника 5. На конце вала напрессована литая чугунная крыльчатка 1. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость через патрубок 7 поступает к центру крыльчатки, захватывается ее лопастями, отбрасывается к корпусу 2 насоса под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя.

     

РАДИАТОР обеспечивает отвод теплоты охлаждающей жидкости в окружающую среду. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и сердцевины. Его крепят на автомобиле на резиновых подушках с пружинами.     Наиболее распространены трубчатые и пластинчатые радиаторы. У первых сердцевина образована несколькими рядами латунных трубок, пропущенных через горизонтальные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения и придающие радиатору жесткость. У вторых сердцевина состоит из одного ряда плоских латунных трубок, каждая из которых изготовлена из спаянных между собой по краям гофрированных пластин. Верхний бачок имеет заливную горловину и пароотводную трубку. Горловина радиатора герметически закрывается пробкой, имеющей два клапана: паровой для снижения давления при закипании жидкости, который открывается при избыточном давлении свыше 40 кПа (0,4 кгс/см2), и воздушный, пропускающий воздух в систему при снижении давления вследствие охлаждения жидкости и этим предохраняющий трубки радиатора от сплющивания атмосферным давлением. Используются и алюминиевые радиаторы: они дешевле и легче, но теплообменные свойства и надёжность ниже.

 

    Охлаждающая жидкость «бегая» по трубкам радиатора, охлаждается при движении встречным потоком воздуха.

 

 

    ВЕНТИЛЯТОР усиливает поток воздуха через сердцевину радиатора. Ступицу вентилятора крепят на валу жидкостного насоса. Они вместе приводятся во вращение от шкива коленчатого вала ремнями. Вентилятор заключен в установленный на рамке радиатора кожух, что способствует увеличению скорости потока воздуха, проходящего через радиатор. Чаще всего применяют четырех- и шестилопастные вентиляторы.

 

   
   

РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАЧОК служит для компенсации изменений объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные потери.

 

ДАТЧИК температуры охлаждающей жидкости относится к элементам управления и предназначен для установления значения контролируемого параметра и дельнейшего его преобразования в электрический импульс. Электронный блок управления получает данный импульс и посылает определенные сигналы исполнительным устройствам. При помощи датчика охлаждающей жидкости компьютер определяет количество топлива, требуемое для нормальной работы ДВС. Также, основываясь на показаниях датчика температуры охлаждающей жидкости блок управления, формирует команду включения вентилятора.

 

 

 

    Воздушная система охлаждения:

 

    В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Эта система охлаждения является самой простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора.

    В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных — обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения.

    Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70… 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

    Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов. Теплоёмкость воздуха мала, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки.

 

 

Super Cool Science: How to Make Instant Ice at Home

Вы, возможно, видели видео, на которых выглядит обычная бутылка с холодной водой, которая болтается и занимается своими водными делами до бац! Кто-то стучит ею по столу, и вся бутылка мгновенно превращается в лед. Что это за темное волшебство?

Что ж, давайте первыми скажем вам, что это не магия, а наука, да еще какая-то довольно простая наука. И да, вы можете попробовать это дома.

Nucleation Station

Когда какое-либо вещество меняет состояние — например, жидкая вода превращается в твердый лед, — процесс включает зародышеобразование. Это когда в веществе есть несовершенство, как пыль в воде, которую новое состояние может использовать как своего рода якорь — или ядро ​​- для перехода из одного состояния в другое. Одна молекула образует ледяной кристалл в ядре, что создает большую площадь поверхности льда, из-за чего большее количество близлежащих молекул превращается в лед, что создает большую площадь ледяной поверхности, в результате чего еще большее количество ближайших молекул превращается в лед… вы поняли.

Обычно в воде присутствует много ядер. Поэтому, когда вы кладете бутылку воды в морозильную камеру, она начинает замерзать вокруг всех дефектов по всей жидкости. Это называется гетерогенным зародышеобразованием, поскольку вода неоднородна. В нем есть что-то, и со временем в воде образуется лед.

Но можно создать гомогенное зародышеобразование. Это происходит, когда в воде нет примесей, потому что нет ядер, вокруг которых мог бы образовываться лед, когда вода становится все холоднее и холоднее.Это процесс создания «мгновенного» льда.

Супер крутая наука в морозильной камере

Вода замерзает до 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). Но в очищенной воде, как и в той, которую вы покупаете в бутылках в магазине, нет ничего, кроме молекул воды. Так что нет ничего, что могло бы запустить обычный процесс гетерогенного зародышеобразования.

Если у вас есть бутылки с очищенной водой, вы можете положить их в морозильную камеру и оставить в покое — ни движения, ни прикосновения — на пару часов.Они по-прежнему будут жидкими, потому что чистая вода без ядер замерзает при -43,6 градуса по Фаренгейту (-42 градуса по Цельсию). Теперь это переохлажденная жидкость, которая действительно звучит супер круто.

Точное время, необходимое для замерзания воды, будет зависеть от размера ваших бутылок с водой и морозильника, но для того, чтобы вода переохлаждена, потребуется от двух с половиной до трех часов.

Только после этих нескольких часов приготовления происходит «мгновенная» часть растворимого льда.Но это потрясающе. Осторожно достаньте бутылки из морозильной камеры. Затем встряхните один или стукните им по столу. Здесь ядром может выступить что угодно — пузырьки воздуха, небольшая вмятина в бутылке. Достаточно любого небольшого изменения, чтобы вызвать гомогенное зародышеобразование.

Как только это возмущение присутствует, однородные молекулы воды превратятся в лед так быстро, что это выглядит мгновенно.

Наука о приборах: крутая физика ледогенераторов

Механизм льдогенератора холодильника Kitchenaid.Помощь по кухне

Вы можете подумать, что изготовление льда — это простое дело: просто налейте воду в морозильную камеру, и она превратится в лед. Все просто, правда? Это верно, если вы просто хотите сделать один лоток со льдом, но большинство из нас предпочитает, чтобы лед был доступен по запросу. Вот почему у нас есть льдогенераторы, устройства, которые могут непрерывно производить лед в течение многих лет, пока вы будете владеть своим холодильником. Это требует немного больше инженерии, чем простой лоток для льда.Давайте подробнее рассмотрим, как скромный льдогенератор создает лед, чтобы ваши летние напитки оставались прохладными.

Основным ингредиентом льда, как и следовало ожидать, является вода. Но вы не можете просто налить старую воду в льдогенератор: для хорошего льда нужна чистая, свежая вода. Итак, первая часть льдогенератора — это фильтр, который удаляет все твердые частицы (пыль и частицы грязи), а также большую часть растворенных химикатов. Из этого фильтра выходит хрустящая, чистая, прозрачная вода, из которой получается хрустящий, чистый и прозрачный лед.Предположим, вы не забыли заменить фильтр, то есть …

Теперь, когда у нас есть чистая вода, мы можем начать ее замораживать. Большинство льдогенераторов построены вокруг лотка с полукруглыми или прямоугольными углублениями. Клапан над ним регулирует поток воды, наполняя лоток водой, достаточной для заполнения углублений, формируя форму кубика льда. Поскольку этот лоток находится внутри морозильной камеры, он становится холодным, и вода начинает замерзать. Рядом находится датчик, который измеряет температуру воды, ожидая, пока она достигнет определенной температуры (обычно около -12 ° C / 10 ° F).

Колин Макдональд / CNET

Как только вода достигает этой температуры, она полностью замерзает и готова к удалению. Однако лед — дело сложное: он плотно прилипает к большинству поверхностей, так что его нельзя просто выпустить. Вместо этого льдогенераторы используют тепло для разрыхления льда. Под лотком для льда находится небольшой электрический нагревательный элемент, который слегка нагревает лоток, создавая очень тонкий слой воды между льдом и лотком.Этого недостаточно, чтобы растопить большую часть льда, но тонкий слой воды обеспечивает достаточно смазки, чтобы позволить моторизованной руке вытолкнуть лед в ведро для льда.

Затем лоток снова наполняется, и цикл продолжается до тех пор, пока ведро для льда не будет заполнено. В большинстве дешевых холодильников проволока протыкается в ведро, и скопившийся лед толкает ее, вызывая выключатель, который останавливает цикл льдогенератора. Когда вы убираете немного льда, проволока снова падает, выключая переключатель и запуская цикл льдогенератора.Более дорогие холодильники будут использовать инфракрасные или другие датчики, которым не нужен провод, но принцип тот же: они определяют уровень льда и отключают льдогенератор, когда он достигает определенного уровня.

Большинству из вас также известно проклятие дешевого льдогенератора: вы получаете большой кусок льда, потому что кубики льда слиплись. На младших моделях, которые просто сбрасывают лед в ведро, кубики льда со временем слипаются, в конечном итоге образуя твердый кусок льда.Это явление называется нарастанием, когда влага в воздухе, проходящем над кубиками льда, ударяется о лед и присоединяется к нему. Это то же самое явление, при котором сосульки образуются на ветвях деревьев в холодную ночь: влага в воздухе замерзает и слипается, образуя кристаллы льда, которые затем собирают больше влаги, и так далее.

Внутри вашего льдогенератора кубики льда, которые соприкасаются, соединятся вместе, образуя новый лед, образуя твердый блок. Если у вас очень плохой холодильник (или старый), кубики льда также могут немного таять при повышении температуры морозильного отделения.Это создает тонкий слой жидкой воды на поверхности кубиков льда, которая сливается вместе и снова замораживается, когда морозильная камера снова остывает.

Льдогенератор холодильника Kenmore встроен в дверцу и подключается к морозильному отделению, когда дверца закрыта. Тайлер Лизенби / CNET

Более дорогие холодильники решают эту проблему с помощью мешалки — металлического стержня, который время от времени поворачивают внутри ведра для льда, разделяя кубики льда.Это также объясняет таинственные звуки, которые вы можете услышать из своего дорогого холодильника посреди ночи: в нем нет привидений, он просто помешивает лед. Эти более дорогие холодильники также разделяют отсеки морозильной камеры и льдогенератора, ограничивая поток холодного воздуха в ведерко для льда, поэтому в воздухе остается меньше влаги.

Итак, подумайте об этом в следующий раз, когда вы возьмете кусок льда, чтобы охладить свою газировку: лед, который вы считаете само собой разумеющимся, является результатом сложной инженерной мысли и некоторых фундаментальных научных исследований.

Зимний научный эксперимент для детей

Мои дети любят научные проекты, в которых есть что-то, что немного похоже на магию. Нам было очень весело создавать светящиеся в темноте проекты, летающие проекты и все, что имеет «вау» -фактор. Этой зимой мы решили попробовать сделать растворимого льда. Мы знали, что проект может быть немного сложным, но у нас не было никаких проблем с ним! Эксперимент получился именно таким, каким должен был быть, что всегда приятно!

Instant Ice: Зимний научный эксперимент для детей

Наблюдайте, как лед формируется прямо на ваших глазах в этом увлекательном научном эксперименте!

Для этого проекта вам понадобится всего несколько вещей:

• Бутылки с водой (на всякий случай использовали дюжину!)
• Кубики льда
• Маленькая чаша
• Полотенце

Поместите 6-12 бутылок с водой в морозильную камеру (или вы можете сделать это на улице, но температура там менее предсказуема).Положите их на бок, а не вертикально. Почему-то так они лучше замерзают. Если ваши дети хотят поэкспериментировать, поставьте несколько штук вертикально, а часть по бокам и посмотрите, какой из них лучше всего подходит!

Охладите воду в течение двух-двух с половиной часов. По прошествии двух часов выньте одну бутылку и проверьте ее. Если вы можете хлопнуть его по стойке, и ничего не образуется, значит, вода еще недостаточно остыла. Когда вы получите тот, который затвердеет, он будет готов к работе, но вам придется работать быстро!

Переверните миску вверх дном над полотенцем (чтобы собрать пролитую жидкость) и поместите в миску большой кубик льда.

Осторожно медленно налейте воду на кубик льда.

Вода создаст столб замерзшего льда!

Примерно через 20 секунд вода станет слишком теплой, чтобы этот трюк сработал. Но вы можете повторить это со всеми имеющимися у вас бутылками с водой!

Мгновенное объяснение ледовой науки

Уловка в этом эксперименте — переохлажденная вода. Вы ловите воду, когда она достаточно холодная, чтобы замерзнуть, но еще не совсем замерзла.Когда лед замерзает, вода образует мелкие кристаллы, которые постепенно растекаются. Если вы поймаете холодную воду до того, как кристаллы успеют сформироваться, вы все равно можете вылить воду, и она замерзнет по мере того, как вы наливаете. Если вылить его на кубик льда, кристаллы начинают формироваться быстрее, чем обычно.

Вы можете получить аналогичный эффект, разбив все еще закрытую бутылку с переохлажденной водой о твердую поверхность. Это приводит к образованию кристаллов, которые мгновенно затвердевают внутри бутылки. Погодный термин для этого процесса называется «мгновенное замораживание».”

Словарь по ледовым наукам

Цельсия — Цельсия (или «градусов Цельсия», или иногда «Цельсия») — это шкала температуры. Он используется, чтобы сказать, насколько что-то горячо или холодно, и часто обозначается как ° C. Вода замерзнет при 0 ° C и закипит при 100 ° C

Fahrenheit — это также температурная шкала, обычно используемая в США. Мы используем его, чтобы сказать, насколько что-то горячо или холодно. Часто пишется как ° F.
Вода замерзнет при 32 ° F и закипит.при 212 ° F.

Быстрое замораживание — термин, используемый для описания процесса, при котором научный образец очень быстро понижается до температуры ниже -70 ° C. Часто это достигается погружением образца в жидкий азот. Это предотвращает кристаллизацию воды, когда она образует лед, и, таким образом, лучше сохраняет структуру образца.

Жидкий азот — Азот превращается в жидкость при -210 градусах Цельсия или -346 градусах Фаренгейта.Когда азот жидкий, он очень похож на воду.

Ищете другие развлечения для детей?

У нас есть новый вариант, который предлагает новые творческие занятия в течение всего месяца для вас и вашего ребенка!

The Learner’s Lab — это сообщество , созданное только для вашей семьи. Он полон творческих уроков, задач по решению проблем, игр с критическим и дивергентным мышлением, а также социально-эмоциональной поддержки, в которой дети и подростки нуждаются больше всего.

Все, не выходя из собственного дома.

Приглашаем вас присоединиться к нам. Получить все подробности ЗДЕСЬ.

Еще больше увлекательной науки для детей:

и

Как работает сухой лед и безопасность, лежащая в его основе

Сухой лед — невероятно полезный инструмент, который можно использовать для всего, от очистки до приготовления уникальных коктейлей для праздничных вечеринок.

Сухой лед — невероятно полезный инструмент, который можно использовать для всего, от очистки до приготовления уникальных коктейлей для праздничных вечеринок. Прежде чем покупать сухой лед и использовать его для чего-нибудь в доме, важно понять, как он работает и как с ним безопасно обращаться.

Как работает сухой лед?

Сухой лед — это замороженная форма углекислого газа. Вместо того, чтобы превращаться из газа в жидкость, а затем в твердое вещество, диоксид углерода переходит прямо в твердую форму.В результате, когда он тает, он также превращается прямо в газ. Сухой лед очень холодный и имеет температуру поверхности -109,3 градуса. Сухой лед настолько популярен, потому что его легко заморозить и относительно легко обращаться, если вы используете правильную технику.

Как безопасно обращаться с сухим льдом?

Для безопасного обращения с сухим льдом вы всегда должны:

• Храните сухой лед в изолированном контейнере, который не является полностью герметичным. Герметичный контейнер может взорваться в результате сублимации.
• Никогда не храните сухой лед в холодильнике или морозильнике.
• Используйте сухой лед в хорошо вентилируемом помещении, так как углекислый газ в воздухе может вызвать головные боли, одышку или отравление CO2.
• Обращайтесь с сухим льдом в толстых, тяжелых перчатках, которые могут в достаточной мере защитить ваши руки от холода.

Что произойдет, если не обращаться с сухим льдом должным образом?

Если вы сделаете ошибку из-за неправильного обращения с сухим льдом, это может иметь серьезные последствия. Прикосновение к сухому льду без защиты на самом деле похоже на прикосновение к горячей сковороде или кастрюле без использования прихватки для защиты.Если вы оттолкнетесь немедленно, вы не пострадаете, кроме небольшого укуса. Если вы задержитесь слишком долго, вы получите серьезный ожог. Сухой лед замораживает клетки кожи, с которыми контактирует, поэтому его нельзя трогать голыми руками или проглатывать. При употреблении пищи, приготовленной из сухого льда, убедитесь, что она полностью сублимирована.

Сухой лед от Dry Ice Corp

Dry Ice Corp — крупнейший региональный поставщик сухого льда и сопутствующих товаров на северо-востоке США.Наш свежий сухой лед доставляется прямо к вашему порогу. Мы будем рады помочь вам определить лучший способ доставки ваших товаров, будь то огромное количество печенья или один пирог, и поможем выбрать идеальное количество сухого льда для работы. Позвоните нам по телефону (201) 767-3200 или свяжитесь с нами через Интернет, чтобы узнать цену. Чтобы связаться с нами в Интернете, обязательно подпишитесь на нас в Facebook, Google+, Pinterest и Twitter.

Как работает льдогенератор? Устранение неисправностей льдогенератора

При правильной работе автоматические льдогенераторы удобны и экономят ваше время.Но, как и все машины, иногда они не работают должным образом. Прежде чем вы сможете понять, что не так с вашим льдогенератором, вы должны понять, как работает льдогенератор. Продолжайте читать, чтобы узнать, как работает льдогенератор, и некоторые причины, по которым он не работает.

Как работает льдогенератор?

До появления автоматических льдогенераторов лед нужно было делать вручную, наливая воду в форму и помещая ее в морозильную камеру. Льдогенератор, установленный в морозильной камере, производит лед с использованием того же процесса, но этот процесс был автоматизирован.

После подключения льдогенератора к источнику питания и воды (он же водопровод, подсоединенный к задней части холодильника) цикл льдогенератора должен начаться автоматически. В начале цикла электрический сигнал посылается на водяной клапан, чтобы заполнить форму для льда водой. Затем морозильная камера начинает замораживать воду. Сигнал для остановки этого процесса отправляется, когда внутренний термостат показывает, что кубики достигли 5-9 градусов по Фаренгейту.

После того, как кубики были созданы, активируется нагревательная спираль, чтобы отделить их от форм.Затем с помощью эжекторных ножей льдогенератора они выталкиваются из форм и попадают в сборный лоток. Вал отделяет лоток от дозатора в передней части устройства, который открывается при нажатии на рычаг или кнопку (в зависимости от модели). Этот цикл будет продолжаться до тех пор, пока запорный рычаг, установленный в передней части льдогенератора, не отправит сигнал о том, что кубики льда уложены в стопку до своей емкости.

Это довольно сложный процесс с множеством взаимозависимых шагов, а это означает, что отказ льдогенератора может быть вызван любым количеством сломанных механизмов.

Почему не работает льдогенератор?

Есть несколько распространенных причин, по которым льдогенератор не работает должным образом. Некоторые исправления проще, чем другие. Возможно, рычаг отключения льдогенератора неисправен или был случайно выключен. Неисправный термостат льдогенератора также может привести к остановке производства льда, поскольку водяной клапан не сработает, если температура выходит за пределы допустимого диапазона. Более сложная проблема может быть связана с двигателем льдогенератора, который приводит цикл в движение.

Распространенные причины, по которым ваш льдогенератор может не работать:

• Недостаточное давление воды в водопроводе дома
• Общая температура морозильной камеры слишком высока для приготовления льда
• Водяной фильтр требует замены
• Замерзшие или забитые заливные трубки (поэтому вода не может стекать в лотки для льда)
• Неисправен термостат льдогенератора
• Неисправен или забит водяной клапан
• Неисправный мотор льдогенератора (цикл льдогенератора не может продолжаться)

Что такое ICE и почему критики хотят его отменить?

ВАШИНГТОН — За последние несколько недель протестующие, законодатели-демократы и кандидаты, и даже некоторые федеральные агенты потребовали положить конец правительственному агентству, известному как ICE, выступая против иммиграционной политики президента Трампа, которая создала душераздирающие изображения мигрантов. останавливается на юго-западной границе.

Но кампания против ICE может объединять алфавитный набор государственных агентств и их различных ролей в иммиграционном обеспечении. ICE, например, не разделяла семьи мигрантов, незаконно въезжающих в Соединенные Штаты из Мексики. Вот объяснение того, что он делает.

Что такое ДВС?

ICE означает иммиграционную и таможенную службу, агентство в составе Министерства внутренней безопасности. ICE была создана в 2003 году в рамках реорганизации правительства после сентября.11, 2001, теракты.

ICE — одно из трех агентств, которые поглотили и взяли на себя функции бывшей Службы иммиграции и натурализации (которая ранее находилась в ведении Министерства юстиции) и Таможенной службы США (которая была частью Министерства финансов).

Двумя другими агентствами внутренней безопасности, которые взяли на себя некоторые из этих обязанностей, являются таможенно-пограничная служба и иммиграционная служба и служба гражданства.

Разъединяет ли ДВС семьи на границе?

№Это таможня и пограничная служба, головное агентство пограничного патруля, которое отвечает за патрулирование, мониторинг и охрану границ Соединенных Штатов с Мексикой и Канадой.

В соответствии с политикой «нулевой терпимости» администрации Трампа, которая призывает к судебному преследованию всех, кто незаконно въезжает в Соединенные Штаты, агенты пограничного патруля на юго-западной границе арестовывают и сажают в тюрьму взрослых, отделяя их от детей.

Так что же делает ICE?

ICE состоит из трех основных офисов, один из которых затмевает другие.

Операции по обеспечению соблюдения и депортации, наиболее известное подразделение ICE, арестовывает, задерживает и депортирует неавторизованных иммигрантов, уже находящихся в Соединенных Штатах. По данным Министерства внутренней безопасности, в 2017 финансовом году в офисе было около 7900 штатных сотрудников, а его бюджет составил 3,8 миллиарда долларов.

При президенте Бараке Обаме отдел уделял приоритетное внимание удалению иммигрантов без документов, которые совершили серьезные преступления в Соединенных Штатах. После вступления в должность г-н Трамп занял более жесткую позицию и приказал своей администрации атаковать любого в стране незаконно.

Beyond Enforcement and Removal Operations — менее известное расследование национальной безопасности, преследующее преступников и террористов, причастных к незаконному обороту наркотиков, контрабанде оружия, торговле людьми, киберпреступлениям, финансовым преступлениям и мошенничеству с личными данными. Он также является ведущим правительственным агентством по расследованию контрраспространения и нацелен на лиц, которые незаконно пытаются вывезти военное и другое высокотехнологичное оборудование из Соединенных Штатов.

Штат H.S.I. больше, чем E.R.O., хотя его бюджет в 2 миллиарда долларов меньше. У него 26 офисов по всей стране и около 50 на международном уровне.

Офис главного юрисконсульта — это наименьшее подразделение ICE. В нем работает около 1400 сотрудников, которые оказывают юридическую поддержку другим сотрудникам и представляют правительство в иммиграционных судах.

Почему некоторые демократы призывают упразднить ДВС?

Для горстки законодателей-демократов и некоторых прогрессивных кандидатов ICE стал символом агрессивной иммиграционной политики администрации Трампа.

Сенатор Кирстен Гиллибранд, демократ от Нью-Йорка, призвала на прошлой неделе упразднить ICE, охарактеризовав его как «силу депортации» и утверждая, что иммиграционные вопросы должны быть отделены от уголовного преследования. Сенатор Элизабет Уоррен, демократ от Массачусетса, поддержала этот призыв и заявила, что с учетом «глубоко аморальных действий» г-на Трампа необходимо реформировать всю иммиграционную систему.

Представитель Марк Покан, демократ из Висконсина, провел более конкретную параллель с разлучением семей на границе и деятельностью ICE.В пресс-релизе он процитировал, как ICE «проводит рейды в садовых центрах и мясокомбинатах» и «разбивает семьи в церквях и школах», имея в виду агрессивное применение ICE иммиграционных законов в Соединенных Штатах.

Агенты ICE звонят, чтобы распустить агентство?

Некоторые есть. Специальные агенты Службы расследований национальной безопасности рекомендовали ликвидировать ICE, но сохранить его текущие функции — просто реорганизовать в отдельные офисы.

В письме к Кирстен Нильсен, секретарю национальной безопасности, агенты заявили, что восприятие того, что ICE уделяет особое внимание депортациям, повлияло на их способность проводить расследования.Они также заявили, что сотрудники местных правоохранительных органов отказались сотрудничать с их офисом в расследованиях из-за иммиграционной политики.

Представитель агентства не ответил на запрос о комментарии на прошлой неделе после того, как письмо появилось. Но высокопоставленный чиновник ICE сказал, что операционные проблемы, поднятые в письме, заслуживают обсуждения.

Катки: крупномасштабное охлаждение

Что под поверхностью, на которой вы катаетесь?

Крытые катки используются для самых лучших спортивных и развлекательных мероприятий — хоккея с шайбой, керлинга, фигурного катания, конькобежного спорта.Малейшее отклонение в качестве льда могло быть различием между выступлением за золотую медаль или поцарапанным коленом.

Если вы когда-нибудь были на катке, вы могли бы задаться вопросом, как это работает. Если вы не находитесь на замерзшем пруду, вы можете не знать, что находится под вами.

Технология, используемая на катках с искусственной заморозкой, на самом деле очень знакома. Это та же механическая технология, которая используется в холодильниках и кондиционерах, которые влияют на нашу повседневную жизнь — это просто охлаждение, но в гораздо большем масштабе!

Как устроен каток?

Если вы не живете в очень холодной стране с озерами или прудами, которые замерзают, вам придется найти другую альтернативу созданию ледового катка — это процесс создания искусственно замороженного катка.

Преимущества? Что ж, не провалиться сквозь лед в ледяную воду — одно из них. Но другой вариант — это круглый год эффективно охлаждаемый каток, которым можно пользоваться как в дождь, так и в солнечную погоду.

А как это сделано?

Каток состоит из следующих слоев и элементов:

1. Каток

2. Холодная бетонная плита

3. Изоляция

4. Бетон с подогревом

5. Основание песчано-гравийное

6. Канализация грунтовых вод

Покрытие

Для создания поверхности для катания на коньках лед создается слоями.
Вода аккуратно распыляется прямо на бетонную плиту толщиной около 1/32 дюйма.
Этот слой замерзает практически сразу при попадании на бетон и образует основу ледовой поверхности катка.

После первого слоя наносятся более супертонкие слои, которым дают застыть.
В пределах первых нескольких слоев слой будет окрашен в белый цвет, чтобы контрастировать с черной шайбой.
На этом этапе также наносятся линии и логотипы, необходимые для хоккейных игр.
Весь процесс распыления воды, покраски и замораживания может занять до четырех дней.

Для образования поверхности хоккейной площадки требуется от 45 000 до 57 000 литров воды, а толщина поверхности обычно составляет от дюйма до 1 ½ дюйма.
Если лед слишком толстый, для его замораживания потребуется больше энергии, а верхний слой может остаться слишком мягким.
Если он будет слишком тонким, фигуристы могут прорезать лед до бетона.

Перекрытие из охлажденного бетона

Поверхность льда поддерживается при требуемой температуре с помощью системы охлаждения, прокачиваемой по трубам, встроенным в бетонную плиту под поверхностью катка.
Идеальная температура поверхности катка для хоккея составляет около -4 ° C.
Обратите внимание, что на температуру льда влияют и другие факторы, в том числе температура в здании, температура наружного воздуха и влажность.

Изоляция и бетон с подогревом

Под ним находится слой изоляции и слой обогреваемого бетона .
Это предохраняет землю подо льдом от замерзания, которое может расшириться и, в конечном итоге, расколоть структуру катка.

Песчано-гравийное основание и канализация грунтовых вод

Затем весь каток располагается на нижнем слое из песка или гравия , на дне которого имеется дренаж грунтовых вод .

Как каток остается замороженным?

Самый распространенный метод охлаждения катка — это система непрямого охлаждения .

Здесь жидкий хладагент (часто аммиак) поглощает тепло от вторичной жидкости (часто солевого раствора), которая поглощает тепло от источника.Следовательно, он является косвенным, поскольку хладагент не контактирует напрямую с источником теплопередачи.

Почему рассол? Brinewater — это раствор хлорида кальция, который фактически используется в качестве антифриза. Рассол замерзает при более низкой температуре, чем вода на поверхности, и поэтому может оставаться в жидком состоянии, когда течет по трубам, но все еще достаточно холодный, чтобы заморозить воду, вылитую на поверхность.

В теплообменнике этого цикла непрямого охлаждения используются три основных компонента:

1. Чиллер

2. Компрессор

3. Конденсатор

Холодильный цикл:

Чиллер — это место, где рассол возвращается с теплом с поверхности ледового катка и поглощается более холодным жидким хладагентом (аммиаком).Аммиак затем закипит и испарится, поскольку он поглощает тепло рассола. Затем охлажденный рассол возвращается на каток.

• Компрессор вытягивает испаренный аммиак из чиллера, в свою очередь понижая давление в чиллере.

• Компрессор создает давление газообразного аммиака, температура которого повышается с примерно -12 ° C до более 100 ° C.

• Когда газообразный аммиак достигает конденсатора, он начинает конденсироваться, далее охлаждается и возвращается в жидкую форму.Затем он возвращается в охладитель для поглощения тепла возвращающегося рассола, завершая цикл охлаждения.

Но как это сохраняет каток прохладным? В то время как цикл охлаждения имеет место на площадке первичного охлаждения, недавно охлажденный рассол перекачивается из чиллера в трубы, проложенные в полу катка.

Эти трубы обеспечивают циркуляцию по всему полу, и, когда рассол проходит через него, он отбирает тепло от поверхности льда, поддерживая необходимую температуру около -4 ° C.Помните, что тепло всегда переходит от горячего к холодному, и, поскольку рассол холоднее поверхности, он отводит тепло.

Рассол затем возвращается в охладитель на несколько градусов теплее и отдает тепло, которое он поглотил от поверхности катка, обратно аммиачному хладагенту. Где процесс начинается снова.

Хотите узнать больше о том, какие компрессоры мы поставляем в Howden, чтобы удовлетворить ваши потребности в промышленном охлаждении? Компрессоры Howden

Как каток остается свежим и гладким?

После того, как лед испытал хотя бы пару минут, когда игроки бьют лезвиями, лед начинает рваться.Затем его необходимо поддерживать, и чаще всего это делается с помощью Zamboni.

Zamboni — это ледовая машина, которая обновляет поверхность катка, чтобы снова сделать его красивым и гладким для игроков. Сначала он соскребает и бреет лед, собирает снег, а затем оставляет слой свежей нагретой воды, которая в конечном итоге замерзает, создавая гладкую поверхность.

Мы гордимся спонсором Академии хоккея Саттон Стинг. Не упустите возможность посмотреть, как они измельчают лед, подписавшись на них в Twitter — Sutton Sting.

Хотите узнать больше о том, как Howden может помочь с вашими потребностями в промышленном охлаждении? Загрузите нашу холодильную документацию сегодня.

.